Die Leistungsdichte und die Energieeffizienz sind entscheidend für den Entwurf von Hochleistungs-Computing-Servern. Buck-Converter existieren aufgrund ihrer Einfachheit, jedoch bleibt die Erreichung einer Lösung, die hohe Effizienz und hohe Leistungsdichte kombiniert, ein laufendes Forschungsgebiet im Design von Buck-Converntern. Hochfrequente Schaltung, die die Induktivität in Buck-Converntern reduziert, ist eine gängige Methode, um hohe Leistungsdichte zu erreichen; jedoch führt hochfrequente Schaltung zu höheren Schaltverlusten, weshalb häufig GaN HEMTs verwendet werden, die geringe Schaltverluste aufweisen. Um sowohl hohe Effizienz als auch hohe Leistungsdichte zu erreichen, schlägt diese Studie ein kompaktes Buck-Converter-Design vor, das einen D-Typ GaN HEMT mit einem Niedervoltp-MOSFET kombiniert, der als P-cascode GaN HEMT bezeichnet wird. Wir analysieren verschiedene Stromschaltmodi und stellen fest, dass der Boundary Conduction Mode (BCM) die Induktionsgröße minimieren kann, während eine hohe Energieeffizienz aufrechterhalten wird. Dieses Papier untersucht die theoretischen Grundlagen des BCM und des P-cascode GaN HEMT, leitet die Betriebsbedingungen des BCM ab, schätzt die Energieeffizienz und schlägt eine Lösung für einen Buck-Converter mit hoher Leistung dicht vor. Simulationen und experimentelle Ergebnisse zeigen, dass das vorgeschlagene Design 95% Energieeffizienz in Anwendungen von 12 V bis 3,3 V erreicht, während die Induktionsgröße im Vergleich zu kontinuierlichen Betriebsmodi (CCM) um den Faktor 10 reduziert wird.
Hsieh et al. (Mon.) haben diese Frage untersucht.